静水外压下纤维缠绕复合材料圆柱厚壳的稳定性研究

针对静水外压下纤维缠绕复合材料圆柱厚壳的临界屈曲载荷理论预报,本文基于Sander非线性壳体理论,结合圆柱壳变形几何方程以及纤维缠绕层的本构关系,推导出静水外压下纤维缠绕复合材料圆柱厚壳的屈曲控制方程;通过求解控制方程提出一种适用于静水外压下复合材料圆柱厚壳临界屈曲压力预报的解析方法;基于有限元模型对不同缠绕形式和缠绕角下的壳体临界屈曲压力进行对比计算,验证解析方法的准确性;基于解析方法,研究复合材料圆柱厚壳关键几何参数及材料设计对临界屈曲压力的影响。

基于三维应力方法的中厚壳耐压结构强度研究

深海耐压结构的应用设计逐渐呈现采用中厚壳结构的特征,其结构应力特性与传统薄壳结构相比具有明显差异。本文以采用矩形肋骨加强的深海无人系统头盖结构为对象,基于环肋圆柱壳三维应力分析方法对中厚壳耐压结构强度开展研究。首先,通过文献中的算例检验三维应力方法计算程序关于环肋圆柱壳结构计算的正确性,然后对头盖主体结构进行典型应力计算,研究中厚壳结构受力特性,最后通过等效肋骨间距假设,计算获取头盖复杂结构典型区域壳板和肋骨的应力水平和分布规律。与有限元仿真计算和模型试验结果比较表明,三维应力分析方法用于中厚壳耐压结构应力计算时具有较好的适用性和工程精度,可以为深海耐压结构强度分析和中厚壳结构理论研究提供参考。

不同厚度航行器高速入水冲击载荷及壳体变形特性

航行器高速入水过程中,壳体受冲击载荷作用将产生大变形,而大变形又反过来影响航行体的受力状态。为了了解航行体结构受入水冲击的动态响应特性,基于结构化任意拉格朗日-欧拉(structured arbitrary Lagrange-Euler,S-ALE)算法研究了航行器撞水阶段壳体所受冲击载荷与变形的关联性,获取了壳体变形模式,并分析了壳体厚度对变形的影响规律。结果表明:壳体内凹大变形将增大航行器所受法向载荷,载荷峰值的脉宽虽为“毫秒级”,但对壳体变形具有较大影响。入水速度较低时,壳体变形模式以弹性变形为主,变形区域在上凹和下凸间不断转换,增大壳厚,结构主要通过减小脉宽来抑制变形;入水速度较高时,壳体变形模式以塑性变形为主,依次出现内凹区、拉伸区和卷曲压缩区,随形变量增大,拉伸区不断扩张,而卷曲压缩区不断后移,其中内凹变形受斜入水影响向y+方向偏斜,而卷曲压缩区在壳厚较小时出现S形卷曲对,增大壳厚,结构主要通过减小峰值来抑制变形。航行器斜入水内凹变形非对称性的内在机理为弹性应变与塑性应变的叠加效应,当冲击能量不变时,增大壳厚提升了内凹区壳体对冲击能量的吸收能力,减小了拉伸和卷曲压缩形变量,此为总形变量随壳厚增加而减小的内在机理。本文得到的航行器入水载荷及变形结果,可为相关领域的研究提供参考与支持。

壳层厚度调控对AgIn_(x)Ga_(1-x)S_(2)/AgGaS_(2)量子点发光性能的影响

采用多次交替注入壳层前驱体工艺,成功制备了具有不同壳层厚度的环保型AgIn_(x)Ga_(1-x)S(2)/AgGaS_(2)(AIGS/AGS)量子点。利用透射电子显微镜和X射线衍射技术对量子点的形貌及晶体结构进行了详细的表征,通过吸收光谱和光致发光光谱系统地分析了AGS壳层厚度对AIGS/AGS量子点发光性能的影响。实验结果表明,适当增加AGS壳层可以有效增强量子点的带边发射,抑制其缺陷发射,并显著提高其发光稳定性。经优化,具有最佳壳层厚度(5层)的AIGS/AGS量子点呈现出532 nm的纯正绿色发光和33 nm的半高全宽(FWHM),光致发光效率(PLQY)达到45%。将其应用于量子点发光二极管(QLED)的制备,所得器件的最大亮度可达1518 cd/m^(2),外量子效率(EQE)为0.26%,显示出良好的应用潜力。

爆炸动载下金属柱壳破片速度场分布研究

针对格尼(Gurney)公式无法描述破片速度场沿圆柱壳体轴向变化的问题,该文通过AUTODYN软件建立仿真模型,分析了长径比和壳体壁厚对破片速度场分布的影响。考虑爆炸加载下壳体断裂过程,修正了Gurney公式。基于上述研究,将壳体长径比和相对壁厚引入指数形式的修正因子中,建立了破片速度场轴向分布模型。通过实验验证了该模型的合理性。研究结果表明:对于圆柱形战斗部,相对壁厚为常数,长径比越大,战斗部形成破片速度越接近v 0;长径比为常数,壳体相对壁厚越小,战斗部形成破片速度越接近v 0。将该文理论结果与Gurney理论结果以及实验结果进行对比,该文理论结果误差均在7%以内,大部分误差小于3%,与实验结果更加吻合,验证了该文建立的破片速度场轴向分布模型的合理性。该文理论模型可为杀伤战斗部破片参数精准设计提供参考。

上海大歌剧院双螺旋空间自由曲面混凝土厚壳施工工艺研究

上海大歌剧院建成后将呈现出中国扇外形,其中作为扇轴的旋转楼梯中心柱由双螺旋自由曲面混凝土厚壳及巨型圆柱部分组成,其主体承重结构前所未有,施工难度极高。综合介绍了上海大歌剧院核心区施工过程中形成的主要技术方案。首先,通过在三维建模软件中分析核心区混凝土曲面形状及规律,确定核心区模板支撑体系、模板及钢筋工程的施工技术路线;然后通过采用木模及GFRP模板组合的模板体系,解决B区的混凝土曲面模板问题;采取钢框架+扣件式排架作为混凝土临时支撑体系,并对其进行非线性施工过程分析,以解决1210mm厚混凝土超大自重的支撑体系。以上施工工艺突破了工程建造技术壁垒,确保了施工技术可行性。

垂直电镀挂具对TO封装陶瓷外壳表面镀镍层厚度均匀性的影响

针对封装陶瓷外壳表面镀层厚度均匀性方面的重要性,利用定制的TO封装陶瓷外壳垂直电镀专用挂具,通过电沉积的方式在TO封装陶瓷外壳的表面电镀镍层。利用X射线荧光(XRF)光谱仪测量研究了TO封装陶瓷外壳相对阳极所在平面与阳极平面间的夹角(θ)对镀镍层厚度均匀性的影响。结果表明,当θ为30°时,在键合指与引线端表面电镀镍层能够实现较好的均匀性,此时的镀层厚度变异系数为24.42%,相比θ为0°和45°时,明显降低了镀镍层厚度的波动范围,有效提升了镀镍层厚度的均匀性。

高温共烧陶瓷精细线条批量印刷工艺

当前,丝网印刷厚膜工艺已成为高温共烧陶瓷(HTCC)生瓷生产中的关键工艺,高密度陶瓷封装外壳的典型埋层布线线宽/线间距要求已达到45μm/45μm,为满足精细线条批量印刷要求,主要从原材料、网版和印刷工艺参数等方面分析了影响精细丝网印刷质量的因素。通过选用窄线径丝网规范(<15μm)的精密印刷网版,并调节浆料黏度至合适范围,同时优化印刷工艺参数,将印刷速度调整到250~300mm/s,减少了孔隙、断路、扩散等线条缺陷,印刷出状态优异的45μm线宽精细线条,从而实现45μm/45μm线宽/线间距的批量印刷,满足了高密度陶瓷封装外壳工艺要求。

反应堆压力容器组装现场大直径环焊缝射线检验

介绍反应堆容器筒体环焊缝现场射线检测时机、射线源放置、透照厚度测定、透照前布置、屏蔽防护等工艺的选择方法,通过保护罩等专用工装在保证射线透照效果的同时确保施工人员安全,高效率完成焊缝射线检验,保证施工进度。

浇注PBX装药爆炸壳体破片分布特性

为了研究浇注PBX炸药装药爆炸壳体破片分布与炸药、壳体等的影响关系,采用典型浇注PBX炸药配方PBX-1装填不同壁厚的模拟弹,开展了模拟弹装药的水井爆炸破碎性试验。爆炸后破片回收率较好,对回收破片的数目分布、质量分布进行了统计分析,获得了破片分布与壁厚之间的规律,结合Payman模型进行了破碎性参数的分析计算,获得了破碎性参数与炸药装药之间的关系,并结合壳体破碎性对不同壁厚壳体炸药装药的有效杀伤距离进行了对比分析。

腐蚀减薄柱形壳轴压屈曲特性研究

本文对不锈钢局部减薄缺陷柱形壳在轴向压力下的屈曲性能进行研究。对完好柱壳和4种外表面局部腐蚀而导致壁厚减薄的柱壳,进行几何测量、轴压试验和数值计算。5种类型柱壳的位移载荷曲线、临界载荷和失稳模式通过轴压实验获得;非线性数值分析中采用弧长法获得平衡曲线、极限载荷和柱壳后屈曲模式。在数值分析和试验的基础上,对局部减薄柱形壳屈曲问题进行研究,其中对比了减薄位置差异和减薄形状差异对柱形壳屈曲的影响。结果表明,柱形壳对腐蚀减薄形状和腐蚀减薄位置都具有敏感性,尤其对于柱壳周向长方形缺陷形状的敏感性更强。

CdTe/ZnS核壳结构半导体量子点的荧光特性研究

纳米技术研究体系中量子点是重要的研究模块之一,量子点尺寸非常小,具有独特的光物理特性。该文旨通过实验进行分析,实验过程选择99%纯度硼氢化钠、99%纯度硫酸锌、S212恒速搅拌器、TG16-WS高速离心机、0.310 mL巯基乙酸等,制备0.4565 g CdCl_(2)·2.5H_(2)O混合液,当样本溶液呈现橙色时,表明CdTe核已制备完成。实验结果显示:单脉冲能量增加时,τ_(-rise)与τ_(2)有所降低,τ_(1)数值增加,τ_(-rise)与壳层厚度呈正比关系。通过对量子点荧光特性的分析,有利于促进核壳结构量子点的制备。

Al@Co微米核壳含能粒子的可控制备与性能

为提高铝粉能量释放速率,分别通过置换和先置换后化学镀的方法将微米铝表面的惰性氧化铝层替换为导热系数更高的钴壳层,得到钴壳层厚度分别为90,150,200,250 nm的Al@Co核壳含能粒子,并对其进行扫描电镜、透射电镜、能量色散谱、振动样品磁强计,以及热性能测试。结果表明,钴壳层致密均匀、厚度可控,且随着钴壳层厚度增加,粒子的自然抗氧化能力逐渐增强;各粒子表现出典型的铁磁滞回线,进一步证实了铁磁性物质钴的存在;包覆有200 nm钴壳层的Al@Co核壳含能粒子完全克服铝粉吸热,对外表现为剧烈放热,放热量为521.40 J·g^(-1),是一种有潜力的新型绿色起爆药燃料组分。

大厚度环肋圆柱壳结构应力特性研究

环肋圆柱壳是水下工程产品中广泛采用的一种典型耐压结构。随着工作深度需求越来越深,环肋圆柱壳结构设计逐渐呈现出大厚度的新结构特征。本文以某深海无人系统耐压结构参数为例,采用理论方法和有限元仿真方法进行计算分析,研究不同厚度特征参数(t/R)下的环肋圆柱壳结构应力特性。结果表明,基于薄壳理论的解析计算方法不适用于大厚度环肋圆柱壳结构应力计算,大厚度环肋圆柱壳结构的应力特性与传统圆柱壳结构存在较大差异,在大厚度环肋圆柱壳结构设计时应综合权衡其壳板应力和肋骨应力的特性。

大厚度环肋圆柱壳三维应力分析方法研究

随着深海应用需求的不断发展,水下工程产品的耐压环肋圆柱壳结构呈现出大深度大厚度的新型结构特点。相比于传统意义的环肋圆柱壳,应力分析一般将其简化为二维应力状态,大厚度环肋圆柱壳的应力强度应进行三维应力分析。本文通过肋骨作用力函数等效假设,将环肋圆柱壳分解为圆柱壳梁环、肋骨腹板圆环和肋骨面板圆环组成的简化力学模型,基于弹性力学平面问题分析方法,提出一种大厚度环肋圆柱壳的三维应力分析方法,给出环肋圆柱壳的典型应力计算式。算例分析表明,本文方法计算值与数值仿真计算结果基本一致,具有较好的工程应用精度。

变厚度旋转圆柱壳的自由振动研究

为了提高旋转圆柱壳结构的使用性能和工作效率,减轻其质量已成为有效方式之一,针对这一需求,旋转圆柱壳结构有设计为厚度沿轴向变化即变厚度的趋势。基于此,利用Chebyshev-Ritz方法,对厚度沿轴向有3种线性变化形式的变厚度旋转圆柱壳的自由振动进行研究。考虑科氏力与离心力的影响,基于Sanders壳理论,将圆柱壳的位移场近似展开为Chebyshev多项式与边界函数乘积的形式,计算变厚度旋转圆柱壳的动能与势能,再根据Ritz方法获得变厚度旋转圆柱壳的频率方程。在此基础上,将所得结果与已有文献中的结果进行比较,验证了建模方法的准确性,并对计算结果进行了收敛性研究。最后比较了不同厚度变化形式下旋转圆柱壳的自由振动,并讨论了转速、厚度变化参数、圆柱壳长径比等参数对变厚度旋转圆柱壳自由振动的影响。

深井炸药筛管式震源结构的优化研究

针对深层石油勘探,考虑到既要满足震源产生足够的能量、又不能破坏石油套管的技术要求,优化筛管式炸药震源的结构,分别通过数值模拟和地面实验的方法,分析装药直径、筛管孔隙率、装药壳体壁厚等参数对筛管式震源能量的影响规律。结果表明:在一定范围内,孔隙率越高,筛管的胀径越大。优化后,采用孔径15 mm、孔间距50 mm、环向8孔的方案,且壳体壁厚不小于8 mm。

基于板壳理论的采空区顶板稳定性分析及应用

金厂河铅锌铜多金属矿主采区矿石资源消耗过快,D采区为主要补给矿块,铅锌品位低,充填掘进工程量多,充填难度大、成本高。针对金厂河铅锌矿D采区现存问题,运用弹性理论建立板壳结构力学分析模型,研究采空区顶板经历两次冒落而趋于稳定,计算分析不同方案下的采空区顶板的初始冒落高度分别为11~38 m、26~58 m、41~87 m,后续稳定冒落高度可达1.5~2.0倍采空区跨度。同时,依据采场参数和松散体特性,分析冒落67~100 m即可自然挤压冒落拱底板。为防治地表错裂塌陷,提出及时废石充填空区挤压临时矿柱,增强矿柱支撑能力和限制空区大范围冒落。以此设计空场法、留矿柱空场法和空场适时充填不同开采方案,通过空区顶板初始冒落高度、矿柱承载数值、回收矿量对比,推荐空场适时充填方案可保证D采区安全开采。

泡沫铝填充半球壳结构动力学特性研究

泡沫铝填充薄壁结构具有轻质、较大的承载能力以及高效的吸能特性,故越来越多地被应用于各种工程结构。本文提供了一种泡沫填充薄壁半球壳结构,并采用数值模拟方法对该结构在落锤冲击作用下的变形模态和吸能特性进行研究,同时分析了径厚比、泡沫密度以及加载初速度对该结构碰撞力峰值、内能吸收和顶点位移等吸能特性的影响。研究表明,泡沫填充半球壳受力更加均匀,能够充分利用外壳材质的塑性变形能力,吸能效果优于内空半球壳。冲击载荷下泡沫铝填充半球结构主要经历3个阶段,塑性铰产生、发展和内部填充材料压缩。冲击载荷下泡沫铝填充半球结构的主要变形模式与冲击能量和填充泡沫铝密度有关,主要体现出4种变形模态:壳体边缘隆起,冲击区域产生对称分布的凹痕;壳体边缘隆起,冲击区域压平;壳体向内凹陷形成八边形塑性铰,冲击区域产生对称分布的凹痕;壳体向内凹陷形成平整塑性铰,冲击区域压平。

考虑径厚比影响的圆柱壳滞回破坏机制分析

为了明确径厚比对于圆柱壳结构滞回性能的影响,通过低周往复荷载试验和数值模拟,研究了不同径厚比圆柱壳的滞回破坏模式和耗能能力。结果表明,径厚比会影响圆柱壳的最终破坏模式,随着径厚比的增大,破坏模式从底部象足式屈曲转变为褶皱式屈曲破坏。累积等效塑性应变和等效黏滞阻尼系数都随着径厚比的增大逐渐降低,径厚比越大,塑性发展越不充分,结构的耗能能力越弱。圆柱壳的塑性强化阶段随着径厚比的增大逐渐缩短,当径厚比超过250后,结构未经历塑性强化直接进入屈曲发展阶段,径厚比越大,局部屈曲出现越早,导致截面未达到全塑性弯矩即破坏,对于大径厚比圆柱壳结构的全塑性弯矩理论值应进行相应的修正。